JoVE (Journal of Visualized Experiments) 5월호에는 감각과 지각을 다루는 여러 편의 논문이 수록되어 있습니다. 구체적으로 미각, 후각, 통각 및 전정 감각(균형 및 관성 운동)과 관련된 논문들이 발표될 예정입니다.
전정 기관은 관성 운동을 인식하는 데 중요하며, 관성 정보는 경로 통합(path integration)의 핵심 구성 요소입니다. 경로 통합은 뇌가 이동 중에 다감각 정보를 통합하여 시작 지점에 대한 신체 위치 감각을 유지하는 과정입니다. 자연계에서 많은 생물은 먹이를 찾은 후 둥지나 굴로 돌아오기 위해 이 과정을 활용합니다.
이번 5월, JoVE는 Max Plank Institute of Biological Cybernetics에서 촬영된 방법론을 발표하며, 여기서는 경로 통합이 3차원에서 어떻게 일어나는지를 탐구합니다. 이 현상에 대한 대부분의 연구는 2차원에서 수행되지만, 가동 범위가 넓은 모션 시뮬레이터 덕분에 수평 및 수직 평면에서 경로 통합을 평가할 수 있습니다. 이 장치에서 피험자에게 제공되는 감각 자극을 제어함으로써, 저자들은 시작 위치 추정에 있어 시각적 정보와 관성 정보의 상대적 기여도를 분석할 수 있습니다.
정교하게 설계된 일련의 실험을 통해, 연구자들은 피실험자들이 수직 평면에 비해 수평 평면에서의 이동 각도를 더 과대평가하는 경향이 있음을 발견했습니다. 또한, 관성 자극에만 의존해야 했을 때 피실험자들이 시작 위치를 가리키는 속도가 더 느려졌음을 확인했습니다. 경로 통합의 기저에 있는 신경 메커니즘은 아직 충분히 이해되지 않았으며, 이 시스템을 이용한 추가 실험은 인간이 이동 중에 어떻게 공간 지향성을 유지하는지에 대한 통찰을 제공할 것입니다. 이는 전정 기관 장애의 이해부터 더 우수한 조종사 양성에 이르기까지 광범위한 시사점을 가집니다.
미각과 관련하여, JoVE는 이번 5월에 인간 버섯 모양 미뢰 세포의 분리 및 배양 절차를 발표할 예정입니다. 지난 2010년에 당사는 미각 돌기를 포함하는 혀의 아주 작은 구조물의 하위 유형인 인간 버섯 모양 유두의 분리를 다룬 논문을 게재한 바 있습니다. 유두 수집은 급성 실험에는 적합하지만, 미각 세포의 장기 연구를 위해서는 세포의 분리 및 배양이 필요합니다.
보고된 최초의 사례로, 본 저자들은 인간 버섯모양 미뢰 세포의 분리 및 배양을 입증하였으며, 해당 세포들이 최대 8계대 또는 1년까지 배양 상태로 유지될 수 있음을 보여줍니다. 이러한 세포를 장기간 배양할 수 있는 능력은 증식 및 재생 연구를 가능하게 하며, 기증자로부터 유두를 반복적으로 채취해야 하는 필요성을 제거합니다.
후각과 관련하여, JoVE는 곤충의 더듬이를 새로운 살충제 대체제 스크리닝 도구로 변환하는 실험을 다룬 농무부(Department of Agriculture)의 논문을 발표할 예정입니다. 연구진은 가스 크로마토그래피 및 질량 분석법을 통해 식물 휘발성 화합물을 분리한 후, 촉각전위도(EAG)를 이용하여 해당 화합물들의 생물학적 활성을 스크리닝합니다.
식물에서 방출되는 모든 휘발성 화합물이 생물학적 반응을 유도하는 것은 아니기 때문에, 이러한 바이오어세이는 곤충의 행동에 영향을 줄 수 있는 후보 분자를 찾는 데 매우 중요합니다. 결과적으로 행동 실험을 통해 식물 휘발성 물질이 곤충을 유인할 수 있는지 여부를 결정할 수 있습니다. 식물 휘발성 유인제는 곤충을 교란하는 데 사용될 수 있으며, 잠재적으로 살충제를 대체할 안전한 대안이 될 수 있습니다.
열성 통각, 즉 유해한 열 자극의 지각은 이번 5월 텍사스 대학교(University of Texas)에서 발표하는 논문의 핵심 주제입니다. 구체적으로, Drosophila 유충을 대상으로 열 프로브 분석법(heat probe assay)과 열 플레이트 분석법(heat plate assay)의 두 가지 방법을 사용하여 열성 통각을 조사합니다. 흥미롭게도 두 방법 모두에서 유충은 먼저 UV 방사선 처리를 통해 조직 손상을 유도하고, 보통 매우 높은 역치에서 반응하는 열성 통각 뉴런을 민감하게 만들어야 합니다.
그 명칭에서 알 수 있듯이, heat probe assay는 맞춤 제작된 열 프로브를 사용하여 국소적으로 열 자극을 가합니다. 통각 수용은 자극 시작부터 회피 행동이 나타날 때까지의 잠복기를 기록함으로써 정량화됩니다. 직관적으로, 두 번째 방법인 heat plate assay는 drosophila 유충을 물 한 방울과 함께 가열판 위에 올려두어 유해한 열에 대한 전신 반응을 테스트하는 방식입니다. 가열판에 올려지면, drosophila는 구르기, 휘두르기 또는 발작과 유사한 활동을 포함한 일련의 특징적인 행동을 보입니다. 유전자 조작과 결합될 때, 이러한 분석법들은 유충부터 포유류까지 매우 잘 보존된 과정인 열 통각 수용의 기저에 있는 유전자에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.
물론 이번 5월 JoVE가 제공하는 콘텐츠가 감각 탐구에만 국한되는 것은 아닙니다. 조직학적 방향성을 유지하기 위한 췌장 염색, 생쥐의 다중 인지 기능을 테스트하기 위한 자동화된 조작 장치 사용, 타임랩스 비디오 현미경을 이용한 타목시펜 유도 세포사멸 관찰, 그리고 액체 질소 탱크에서 분실된 샘플을 건져내기 위한 편리한 도구 제작 등 주목할 만한 다른 논문들도 게재됩니다. 계속해서 관심을 가져주시기 바랍니다.